Java数组完全指南：从声明到多维数组实战

在Java编程语言中，数组是最基础且重要的数据结构之一。本文将全面解析Java数组的各个方面，帮助开发者掌握这一核心概念。

一、Java数组基础概念

数组是Java中用于存储固定大小的同类型元素的容器。与集合(Collection)不同，数组长度在创建时确定且不可改变。

1.1 数组的特点

• 固定长度：一旦创建，大小不可变
• 相同类型：所有元素必须是同一数据类型
• 连续内存：元素在内存中连续存储
• 索引访问：通过下标(从0开始)快速访问元素

1.2 数组的声明方式

Java支持三种数组声明语法：

int[] arr1;  // 推荐写法
int arr2[];  // C风格写法，不推荐
int []arr3;  // 合法但不常见

二、数组的初始化和使用

2.1 静态初始化

在声明时直接指定元素值：

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
String[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};

2.2 动态初始化

先指定长度，后赋值：

double[] prices = new double[10];
prices[0] = 9.99;
prices[1] = 19.99;
// ...

2.3 数组长度与边界

通过length属性获取数组长度：

int len = numbers.length;  // 返回5

注意：访问越界会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException

三、多维数组详解

Java支持多维数组，最常见的是二维数组。

3.1 二维数组声明

int[][] matrix = new int[3][4];  // 3行4列

3.2 不规则数组

Java允许每行长度不同：

int[][] triangle = new int[3][];
triangle[0] = new int[1];
triangle[1] = new int[2];
triangle[2] = new int[3];

四、数组常用操作

4.1 数组遍历

三种常见遍历方式：

// 1. for循环
for(int i=0; i<arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}

// 2. 增强for循环
for(int num : arr) {
    System.out.println(num);
}

// 3. 使用Arrays.toString()
System.out.println(Arrays.toString(arr));

4.2 数组排序

int[] nums = {5, 2, 9, 1};
Arrays.sort(nums);  // 升序排序

4.3 数组复制

int[] copy1 = Arrays.copyOf(original, newLength);
int[] copy2 = System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length);

五、数组与集合的转换

5.1 数组转List

List<String> list = Arrays.asList(array);

注意：返回的是固定大小的List，不能add/remove

5.2 List转数组

String[] array = list.toArray(new String[0]);

六、性能优化与最佳实践

1. 预估合适的大小，避免频繁扩容
2. 优先使用System.arraycopy()进行大量数据复制
3. 考虑使用Arrays.fill()快速初始化
4. 对基本类型数组使用专用方法(如Arrays.sort(int[]))

七、常见问题与解决方案

7.1 数组越界问题

总是检查索引范围，或使用增强for循环

7.2 空指针异常

确保数组已初始化后再访问

7.3 浅拷贝问题

修改复制数组可能影响原数组，需要深拷贝

八、Java 8+中的数组增强

8.1 Stream API操作

int sum = Arrays.stream(numbers).sum();

8.2 parallelSort并行排序

Arrays.parallelSort(largeArray);